高中物理竞赛课件：角动量定理角动量守恒定律.pptx

角动量定理角动量定理 角动量守恒定角动量守恒定律律角动量定理角动量定理 角动量守恒定律角动量守恒定律质点质点的角动量的角动量()LrPrmvLmrovvsinrmvL )()(0p0kpkinncexEEEEWW0kkinexEEWWinncincininWWWWi0pp0ppinc)(EEEEWii0inncexEEWW功能原理功能原理 机械能守恒机械能守恒pkEEE当当0inncexWW0EE 时，时，有有机械能守恒定律机械能守恒定律 守恒定律特点和优点：守恒定律特点和优点：不究过程不究过程的细节而能对系统的状态下结论。的细节而能对系统的状态下结论。0inncexEEWW守恒定律方法论上的意义：守恒定律方法论上的意义： 对一个待研究的物理过程，物理学家经常首对一个待研究的物理过程，物理学家经常首先用已知的守恒定律研究其特点，而不涉及其细先用已知的守恒定律研究其特点，而不涉及其细节，因为许多细节未知，或者处理太难，只是在节，因为许多细节未知，或者处理太难，只是在守恒定律用过之后还未得到所要求的结果时，才守恒定律用过之后还未得到所要求的结果时，才对物理过程的细节进行细致和复杂的分析。对物理过程的细节进行细致和复杂的分析。 物理学家们总是千方百计在所研究的现象中物理学家们总是千方百计在所研究的现象中寻找守恒量并总结规律，之后，在新的事物和新寻找守恒量并总结规律，之后，在新的事物和新的现象中检验并做出预见。的现象中检验并做出预见。 在守恒定律失效时进行补救：扩大守恒量概在守恒定律失效时进行补救：扩大守恒量概念、引进新形式、使守恒定律更加普遍化。念、引进新形式、使守恒定律更加普遍化。 每一守恒定律的发现、修正和推广，在科学每一守恒定律的发现、修正和推广，在科学史上都曾对人类认识自然起到巨大推导作用。史上都曾对人类认识自然起到巨大推导作用。例：例：匀质链条长匀质链条长L质量为质量为 m置放在桌面上。开始时置放在桌面上。开始时下垂部分长下垂部分长 l，由静止下滑，链条与桌面动摩擦因，由静止下滑，链条与桌面动摩擦因数为数为 。求。求(1)(1)链条全部离开桌面过程中摩擦力做链条全部离开桌面过程中摩擦力做功；功；(2)(2)链条全部离开桌面时速率。链条全部离开桌面时速率。xLxgm2gm1TTNrfL ll解：解：mgLxLfrLlrrxfAd2)1 (2LlmgL以桌面为重力势能零点，桌以桌面为重力势能零点，桌面以下部分链条势能：面以下部分链条势能：gxLxmEPdd202dlLmgxxLmgElPa2mgLEPb21()2PmgLlEL 2(1)2mgmgLlAL 2221()(1)llvgLLL2211()22mgLlmvL第二宇宙速度：第二宇宙速度：22102GmMmvR2211.2(km/s)GMvR2TGMvR一般地一般地逃逸速度逃逸速度可表示为：可表示为： 对给定质量的星球，半径越小，逃逸对给定质量的星球，半径越小，逃逸速度越大。速度越大。逃逸速度达到或超过光速时逃逸速度达到或超过光速时 ：2TsGMvcR22cGMRs施瓦兹半径施瓦兹半径或引力半径或引力半径 一旦一旦星球半径变得比星球半径变得比RS还小，该星球将与外还小，该星球将与外界断绝一切物质与信息交流，甚至光都无法从它界断绝一切物质与信息交流，甚至光都无法从它的表面发射出来，我们再也不能从宇宙的其它地的表面发射出来，我们再也不能从宇宙的其它地方看到它，它存在的区域也称为黑洞。方看到它，它存在的区域也称为黑洞。 能量转化与守恒定律能量转化与守恒定律 通过长期的实践和科学研究，人们发现自然通过长期的实践和科学研究，人们发现自然界还存在许多其它形式的能量，如热能、电能、界还存在许多其它形式的能量，如热能、电能、化学能、辐射能、生物能和核能。化学能、辐射能、生物能和核能。 考虑各种可能的能量形式，人们相信：能量考虑各种可能的能量形式，人们相信：能量既不能创生，也不能消灭，它只能从一种形式转既不能创生，也不能消灭，它只能从一种形式转化为另一种形式，或从一个物体传递给另一个物化为另一种形式，或从一个物体传递给另一个物体；各种形式的能量可以互相转化，并在转换过体；各种形式的能量可以互相转化，并在转换过程中保持守恒。这是自然界最基本的物理规律。程中保持守恒。这是自然界最基本的物理规律。试证：试证：作匀速直线运动的物体对某一参考作匀速直线运动的物体对某一参考点的角动量为常矢量，与物体的位置无关点的角动量为常矢量，与物体的位置无关Orvmvmvm122r1r12ptrtprPrttLddddddddFrMtLMdd质点的角动量定理质点的角动量定理 )(vmrPrLNFFFF.21FrM合力矩：合力矩：).(21NFFFrNFrFrFr.21NMMM.21 质点的角动量守恒定律质点的角动量守恒定律tLMdd; (0)LCM 开普勒第一定律开普勒第一定律 每个行星沿椭圆轨道绕太阳运行，太阳位于每个行星沿椭圆轨道绕太阳运行，太阳位于椭圆轨道的一个焦点上。椭圆轨道的一个焦点上。()Lrmv 表明：行星轨道是处于一确定平面上的一表明：行星轨道是处于一确定平面上的一条平面曲线，这与动量矩守恒是一致的。条平面曲线，这与动量矩守恒是一致的。开普勒第二定律开普勒第二定律OvrrsinmrvL sinddtrmrLsinr0sinlimtrrmt sin2rrS tSmtSmLtdd2lim20行星不会行星不会掉到太阳上去掉到太阳上去 在牛顿提出万有引力时，就有人问：为什么宇在牛顿提出万有引力时，就有人问：为什么宇宙中物质不坍缩到一块去？宙中物质不坍缩到一块去？ 康德康德：有引力就有斥力。：有引力就有斥力。 拉普拉斯拉普拉斯：动量矩守恒！只要在太阳系形成时：动量矩守恒！只要在太阳系形成时具有一定的动量矩，整个太阳系就不会坍缩到一块具有一定的动量矩，整个太阳系就不会坍缩到一块去。只有正对太阳运动的物体的动量矩才为零。去。只有正对太阳运动的物体的动量矩才为零。 对地球也有类似的情况。对地球也有类似的情况。 人造地球卫星运行一段时间后，会掉到地球上人造地球卫星运行一段时间后，会掉到地球上来。是因为大气摩擦。来。是因为大气摩擦。潮汐潮汐 潮汐是月球、太阳对海水的引力以及潮汐是月球、太阳对海水的引力以及地球公转和自转共同作用的结果。地球公转和自转共同作用的结果。引引潮潮力力引引潮潮力力压潮力压潮力压潮力压潮力